Разработка и внедрение 3D системx

Пояснительная записка на проект «Разработка и внедрение 3D
систем (компьютерных симуляторов) для повышения квалификации и
подготовки рабочих и инженерных кадров в целях отработки
технологических процессов и внештатных ситуаций на крупных
промышленных предприятиях»
Назначение. Развитие на территориях, на которых расположены
территориальные
кластеры,
объектов
инновационной
и
образовательной инфраструктуры
Проектом предусматривается создание программных продуктов в виде
3D – виртуальных обучающих систем для промышленных объектов и
технологий новых производств, которые создаются в рамках кластера.
Обучающие системы в виде информационных виртуальных сред,
тренажеров, симуляторов и виртуальных лабораторий необходимы для
осуществления профессиональной подготовки технологического персонала
до ввода и во время эксплуатации технологического оборудования.
Технология подготовки на базе 3D – виртуальных обучающих систем
является наиболее эффективной. Она обеспечивает повышение уровня
знаний,
умений,
навыков
необходимых
для
формирования
профессиональных компетенций и развития творческой деятельности, а
также проверку знаний, оценку и сертификацию образовательных
результатов.
Важнейшим фактором, определяющим необходимость применения
тренажеров и симуляторов является обострение проблемы подготовки,
переподготовки и повышения квалификации специалистов, которые
управляют высокотехнологичными и автоматизированными современными
производствами комплексами и сложнейшими техническими устройствами.
На таких промышленных объектах высока роль уровня квалификации
персонала и нет возможности обучения практическим навыкам управления
методами проб и ошибок, а потери от неэффективного управления или
затраты на устранение последствий одной аварии в десятки раз превышают
стоимость разработки современных симуляторов. В настоящее время 3D
виртуальные технологии позволяют максимально точно воспроизвести
ощущение обучаемым реальности объекта и обеспечить подобия комплекса
условий, при которых могут быть сформированы навыки, необходимые для
высококачественной и надежной профессиональной деятельности работника.
Создание 3D виртуальных систем будет осуществляться по технологии,
которая отработана и используется исполнителями в рамках реализации
проектов Уральским федеральным университетом*
Структура данной технологии приведена ниже на рисунке 1.
Проектом предусматривается создание следующих 3D обучающих
систем:
1. Тренажер по отработке аварийных ситуаций в углехимическом цехе
коксохимического производства.
2. Тренажер по отработке аварийных ситуаций в технологическом цехе
крупного химического предприятия.
3. Симулятор энергогенерирующего
комплекса – мини ТЭЦ на отходах
обогащения угля
4. Симулятор экспериментального многофункционального стенда для
создания базовых технологий комплексной переработки бурых и окисленных углей.
Реальный объект
Агрегаты, оборудование, технологические процессы
Чертежи, схемы, фото, видео, технологические инструкции, методические указания,
экспериментальные данные, должностные инструкции, описание технологии и работы
оборудования
Получение и анализ данных
Формулировка целей, задач и разработка сценариев обучения
Характеристика
технологии,
оборудования и
действий персонала
Разработка требований
к системе, функциям и
видам обеспечения
Описание состава ,
содержания работ по
созданию и внедрению
симулятора
Разработка технического задания
Анализ предметной области и исходных требований
Создание
3D моделей
Создание
текстур
3D
моделирование
Разработка
моделей и
алгоритмов
управления
графическим
и объектами
Разработка
моделей и
алгоритмом
работы
оборудования
Разработка
моделей
процессов
Разработка математических моделей
Разработка
системной,
программной
архитектуры и
интерфейсов
Проектирование ПО
Разработка
алгоритмов
контроля и
управления
обучением
Разработка
методического
обеспечения
Разработка технического проекта
Наполнение сцены,
настройка
Программирование
Создание, настройка
персонажа
Сборка
Карты освещения
Окклюзивное
обрезание
Оптимизация
производительности
Уровни детализации
Компиляция
Тестирование
Разработка ПО
Симулятор
Внедрение и сопровождение
Рисунок 1. Структура технологии создания 3D виртуальных систем.
Тренажеры по отработке аварийных ситуаций будут обеспечивать
реализацию следующих задач:
 Изучение оборудования и технологии в режиме интерактивной
виртуальной прогулки по цеху.
 Обучение навыкам
ликвидации
аварийных ситуаций цеха
крупного промышленного углехимического производства в режиме
с подсказками.
 Тренировка навыков по ликвидации аварийных ситуаций в режиме
самостоятельных действий.
 Аттестация профессиональных навыков.
В тренажерах будет реализовано моделирование процессов
возникновения и устранения основных аварийных ситуаций, которые могут
произойти в технологическом цехе.
Симуляторы энергогенерирующего
комплекса – мини ТЭЦ на
отходах обогащения угля и экспериментального многофункционального
стенда базовых технологий комплексной переработке бурых и окисленных
углей будут обеспечивать реализацию комплекса задач:
 Контроль, оценка навыков и знаний.
 Закрепление знаний по теории и технологии процессов.
 Изучение оборудования и технологии в интерактивном режиме.
 Обучение навыкам управления оборудованием и технологией.
 Аттестация профессиональных навыков.
 Формирование исследовательских навыков в процессе решения
проблемных задач.
 Формирование практических навыков и умений при решении
технологических задач.
Планируемые направления применения созданных систем:
 подготовка и переподготовка корпоративного технологического
персонала предприятий кластера; традиционное и электронное
обучение в сфере профессионального образования;
 отработка навыков управления технологическим процессом;
 отработка
навыков
обеспечения
производственной
безопасности, снижение рисков и устранения аварийных
ситуаций.
 маркетинг разработок кластера и продукции заказчикам и
потенциальным клиентам;
Реализация
проекта
позволит
повысить
уровень
знаний,
профессиональных умений и навыков сотрудников предприятий - участников
кластера. За счет этого может быть достигнуто улучшение техникоэкономических показателей деятельности: сокращение затрат на обучение;
увеличение срока службы и надежности оборудования; экономия текущих
затрат; исключение возникновения аварийных ситуаций.
В
реализации
проекта
заинтересованы:
ОАО
«АЗОТ»;
коксохимические предприятия; образовательные учреждения ВПО,СПО и
ДПО; ИУ и ХМ СО РАН; ООО «Сибэкотехника». Общие затраты на проект
составляют 4,0 млн. рублей, в том числе: 3,0 субсидия федерального бюджета
и 1,0 млн. бюджетные средства субъекта РФ. Предполагается создание 8
новых рабочих мест.
Смета затрат представлена в таблице 1
Таблица 1. Смета затрат на выполнение проекта по 3D виртуальным
системам обучения и маркетинга.
Смета затрат проекта по 3D - системам обучения и маркетинга.
Перечень параметров
№
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
Наименование статей расходов
Цена,
рублей
Стоимость,
рублей
1
172 000
172 000
1
888 000
888 000
1
932 000
932 000
1
1 865 000
1 865 000
6
10 000
60 000
1
9 000
9 000
Оборудование, в том числе
Ноутбук Asus N751JK [FullHD, 17.3", 1920x1080, Intel Core i7
4710HQ, 4x2500 МГц, RAM 12 Гб, HDD 1 Тб, GeForce GTX
850M, Wi-Fi, Win 8.1]
Компьютер персональный DNS [Intel Core i7 4790, 4x3600
МГц, 16 Гб, 1 Тб, NVIDIA GeForce GTX 760, DVD±RW]
Компьютер персональный DNS со следующими
характеристиками: процессор:Intel Core i7 4790, 4x3600 МГц,
ОЗУ: 16 Гб, жесткий диск: 1 Тб, видеокарта: NVIDIA GeForce
GTX 760, опт. привод: DVD±RW, ПО: Windows 10 Professional,
Office 2013 Standard, Visual Studio Professional 2013, Unity 3D
Pro 5.x, 3D программный симулятор
Компьютер персональный DNS со следующими
характеристиками: процессор:Intel Core i7 4790, 4x3600 МГц,
ОЗУ: 16 Гб, жесткий диск: 1 Тб, видеокарта: NVIDIA GeForce
GTX 760, опт. привод: DVD±RW, ПО: Windows 10 Professional,
Office 2013 Standard, Visual Studio Professional 2013, 3D
программный симулятор
Компьютер персональный DNS со следующими
характеристиками: процессор:Intel Core i7 4790, 4x3600 МГц,
ОЗУ: 16 Гб, жесткий диск: 1 Тб, видеокарта: NVIDIA GeForce
GTX 760, опт. привод: DVD±RW, ПО: Windows 10 Professional,
Office 2013 Standard, Visual Studio Professional, 3D
программный тренажер
Монитор Acer V246Hlbmd со следующими
характеристиками: диагональ: 24, "разрешение: 1920x1080,
время отклика: 5 мс, контрастность: 1000:1, яркость: 250
кд/м2, интерфейсы: VGA (D-Sub), DVI
Многофункциональное устройство лазерное CANON ISENSYS MF212W со следующими характеристиками: чернобелая печать, формат: A4, разрешение: 1200X1200 DPI,
скорость печати: 23 стр/мин, интерфейсы: WI-FI, Ethernet
(RJ-45), USB
Итого оборудование
2
Количество,
шт
Затраты, связанные с обучением персонала работе с
приобретенными машинами и оборудованием:
Всего расходов
3 926 000
74 000
4 000 000